JP2010511960A - 手首装着型ユーザ命令入力装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、手首装着型ユーザ命令入力装置及びその方法に関し、人体を通して伝達される振動とユーザの動きとを分析し、当該命令を行うことにより、ユーザの直観的な動作によってユーザ命令を電子機器に容易に入力させることができる、手首装着型ユーザ命令入力装置及びその方法に関する。

Description

本発明は、手首装着型ユーザ命令入力装置及びその方法に関し、より詳細には、人体を通して伝達される振動とユーザの動きとを分析し、当該命令を行うことにより、ユーザの直観的な動作によってユーザ命令を電子機器に容易に入力させることができる、手首装着型ユーザ命令入力装置及びその方法に関する。

コンピュータが開発されて以来、コンピュータの応用分野は拡大を続けている。ユーザの使用するほとんどの機器も、知能化してコンピューティング機能を兼ね備えている。命令や情報などを入力するための入力手段は、キーボード、マウス、タッチパッド、ボタンのように、応用によって多様な形態に発展している。このようなコンピュータ及びコンピュータベースの電子機器の入力手段は、コンピュータが登場して以来、大きく変わっていない。そのため、ユーザは、コンピューティング能力が高まるにつれ、多くの機能が集約されたコンピュータ及びコンピュータベースの電子機器の使用に困難があった。

ユーザは、単純ながらも直観的な形態のユーザインタフェースを要求している。すなわち、ユーザは、コンピュータ機能の知能化に伴い、特定の形態の命令や操作方法を習得することなく、簡単にユーザインタフェースを使用することを望んでいる。特に、初期の簡単な文字中心のユーザインタフェースからアイコンやウィンドウといったグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ：Graphic User Interface）への進化は、このような時代的な要求に応じた発現として説明することができる。

従来のキーボードを使用する入力方式では、キーボードが置かれている、限られた空間で命令または情報を入力することが可能であり、マウスの登場に伴い、ＧＵＩに好適に用いられてきた。ユーザインタフェースがユーザにとって使いやすい形態に発展するにつれ、タッチパッドのような簡単な情報を入力できる装置が好適な形態に開発されてきた。

最近の技術の発達により、このような入力装置を代替するために、手袋型の入力装置、動作認識マウス及びペン、ビジョンベースの動作認識システムといった様々な形態の入力装置が開発されている。

手袋型の入力装置は、手袋に各種センサを取り付けてユーザの動きを検出し、命令として判断している。このような手袋型の入力装置は、ユーザが命令を入力したいときに装着していなければならないという不都合がある。また、このような入力装置を常時装着するには無理がある。

空中マウスまたは動作認識ペンは、装置内に内蔵されたセンサにより空中でのユーザの動作を認識して命令を処理している。このような装置は、ユーザが常にポケットまたはかばんに入れて携行しなければならないという不都合がある。また、このような装置は、ユーザが手で装置を把持した形で動作するため、手が不自由という不都合がある。

ビジョンベースの動作認識システムは、画像の動きによって動作を検出するが、光に敏感でかつ演算負荷が多く、室外環境に適用しにくいという短所がある。

ユーザ入力装置（特許文献１）は、ユーザの手首とバンド型のセンサ面の接触状態によって多様な命令を認識している。しかし、ユーザ入力装置（特許文献１）は、ユーザ入力装置と使用したい機器とを接続する具体的な方法がないため、外部機器との接続が困難であるという問題がある。

前述のように、従来のユーザ入力技術は、ユーザが手に装着して使用するものであって、ユーザが常時装着することは困難であり、ユーザが手に握った状態で命令を行うか、またはユーザ周囲のビジョンベースの動作認識システムのような装置が設置された空間で命令を行わなければならないという制限がある。

特に、動作認識装置の場合、各動作間の区別方法に対する適切な解決策を提示していない。また、装置と周辺の対象装置（コンピュータ及びコンピュータベースの電子機器）とを接続する技術では、人体媒体通信技術が開発されているが、まだ商用化されていない。

韓国特許出願番号第１０−２００３−７０１５６８２号明細書

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、人体を通して伝達される振動とユーザの動きとを分析し、当該命令を行うことにより、ユーザの直観的な動作によってユーザ命令を電子機器に容易に入力させることができる、手首装着型ユーザ命令入力装置及びその方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、電子機器から伝達された振動を利用してネットワーク設定を行うことにより、使用したい機器間のネットワーク設定を容易に行うことができる、手首装着型ユーザ命令入力装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明により理解することができ、本発明の実施形態によりさらに明確になるはずである。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示す手段及びその組み合わせにより実現可能であることが容易に分かるであろう。

上記の目的を達成するための本発明は、手首装着型ユーザ命令入力装置において、ユーザの人体振動によって伝達される振動音を計測し、前記計測された振動信号を増幅する振動信号増幅及び計測手段と、ユーザの手動作による動き信号を計測する動き信号計測手段と、前記振動信号増幅及び計測手段から伝達された振動信号と前記動き信号計測手段で計測された動き信号とを分析し、分析結果に対応する命令を行う信号処理手段と、を備える。

一方、本発明は、手首装着型ユーザ命令入力方法において、ユーザの人体振動によって伝達される振動音を計測し、前記計測された振動信号を増幅する振動信号増幅及び計測ステップと、ユーザの手動作による動き信号を計測する動き信号計測ステップと、前記振動信号増幅及び計測ステップで増幅された振動信号と前記動き信号計測ステップで計測された動き信号とを分析し、分析結果に対応する命令を行う信号処理ステップと、を含む。

本発明は、ユーザの指接触音（振動）を増幅してユーザの手動作命令の始点を確認し、確認された始点から感知されたユーザの手首の動きによるユーザ命令を受信することにより、ユーザの直観的な動作によってユーザ命令を電子機器に容易に入力させることができ、一般的に装着する時計または手首バンドと大きく変わらないため、ユーザが長時間装着しても、心地よい装着感をそのまま維持できるようにする効果がある。

また、本発明は、コンピュータまたはコンピュータベースの電子機器との接続設定がユーザの直観的な動作によって可能なため、ユーザの接近性が容易になる。

さらに、本発明は、装置に伝達される振動を利用するため、装置を完璧に外部と遮断させることで水中環境または湿気のような環境的要因に強い装置にすることができるという効果がある。

本発明の一実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置を装着したユーザの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置の構成図である。 本発明の一実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置と電子機器との接続方法を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置と電子機器との接続方法を説明するための図である。

上述した目的、特徴及び長所は、添付した図面に関する以下の詳細な説明によりさらに明確になるはずであり、それにより、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。また、本発明の説明において、本発明に係る公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を不透明にする可能性があると判断された場合、その詳細な説明を省略する。以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置を装着したユーザの例を示す図である。

同図に示すように、本発明に係る手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、ユーザの手動作と指接触音（振動）とを利用してユーザの手動作命令を認識する。また、ユーザが手首に手首装着型ユーザ命令入力装置１１０を装着して手１０を動かすと、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、この手１０の動きを認識し、認識された結果をコンピュータまたは電子機器に命令または情報などとして入力する。ここで、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、腕時計または手首バンド型の外形を有することができる。

例えば、人体振動による指接触音を感知する方法を説明すると、次のとおりである。

ユーザが手１０を右に移動すると同時に、２本の指である人差し指１１と親指１２を接触させると、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、手１０を通して伝達された指接触音（伝達振動）１１１を増幅し、増幅された接触音を検出してユーザによる手動作命令が始まる始点を感知する。

また、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、手動作命令が始まる始点が感知されると、その後の当該手動作（命令）を解析してユーザの命令を把握する。さらに、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、把握されたユーザ命令をコンピュータまたは電子機器に入力することができる。

このように、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、ユーザが手に入力装置を握ることなく、自由な状態で手を動かすことにより、ユーザの意図した命令を把握することができる。

図２は、本発明の一実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置の詳細構成図である。

同図に示すように、本発明に係る手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、振動信号増幅及び計測部２１と、動き信号計測部２２と、信号処理部２３とを備える。ここで、信号処理部２３は、振動信号処理部２３１と、動き信号処理部２３２と、命令伝達部２３３とを備える。

前記振動信号増幅及び計測部２１は、ユーザの人体振動によって伝達される振動音を計測し、計測された振動信号を増幅する。振動信号増幅及び計測部２１は、増幅された振動信号を信号処理部２３に伝達する。ここで、振動音は、指接触音による振動音、または外部電子機器の振動発振手段から発振された振動音を含む。

前記動き信号計測部２２は、ユーザの手動作による動き信号を計測する。動き信号計測部２２は、動きを感知可能なセンサ（例えば、３軸加速度センサ、ジャイロセンサなど）を備えることで動き信号を計測することができる。動き信号計測部２２は、計測された動き信号を信号処理部２３に伝達する。

前記信号処理部２３は、振動信号増幅及び計測部２１から伝達された振動信号を利用してユーザの手動作命令の始点を確認し、確認されたユーザの手動作命令の始点から動き信号計測部２２で計測された動き信号を分析し、分析結果に対応するユーザの手動作命令を認識する。また、信号処理部２３は、振動信号増幅及び計測部２１と動き信号計測部２２とからそれぞれ伝達された振動信号と動き信号とを分析し、分析結果に基づいて当該命令を内部／外部機器に伝達する。

信号処理部２３を詳細に説明すると、前記振動信号処理部２３１は、振動信号増幅及び計測部２１から伝達された振動信号から指接触音（接触振動）を検出し、検出された振動信号を解析する。また、振動信号処理部２３１は、解析結果を動き信号処理部２３２と命令伝達部２３３とに伝達する。ここで、指接触音（接触振動）は、すべての指に該当し得る。

前記動き信号処理部２３２は、前記振動信号処理部２３１から伝達された解析結果に基づいてユーザの手動作命令の始点を確認する。また、動き信号処理部２３２は、確認されたユーザの手動作命令の始点から動き信号計測部２２で計測された動き信号を分析し、分析結果に対応するユーザの手動作命令を認識する。さらに、動き信号処理部２３２は、認識された手動作命令に対応する手動作命令信号を生成して命令伝達部２３３に伝達する。

前記命令伝達部２３３は、振動信号処理部２３１から解析結果を受けて解析結果を確認し、動き信号処理部２３２から伝達されたユーザの手動作命令信号を有線または無線通信インタフェースを用いて内部または外部機器に伝達することができる。命令伝達部２３３は、当該命令を伝達可能な有線または無線通信インタフェースを備えている。命令伝達部２３３は、この有線または無線通信インタフェースを介して他の電子機器に接続され得る。

また、信号処理部２３は、振動信号処理部２３１から伝達された解析結果に基づいて外部電子機器３１０、４１０との接続設定を行うネットワーク接続設定部（図２に図示せず）をさらに備える。この後、ネットワーク接続設定部に関する説明は、図３及び図４を参照して説明する。

一方、振動信号処理部２３１、動き信号処理部２３２、及び命令伝達部２３３は、１つのプロセッサで処理可能である。

以下、ユーザの手首の動きを感知する過程について詳細に説明する。

手首装着型ユーザ命令入力装置１１０は、ユーザの手首の動きを感知し、感知された動きに対応する命令として判断することができる。例えば、ユーザが手首装着型ユーザ命令入力装置１１０を装着し、右へ動くと、「次の曲」という命令として解釈できる。このような動作は、予め定義されていなければならず、ユーザが定義することもでき、予め定義された状態で実現することもできる。例えば、ユーザが音楽を聴いている場合、振動信号増幅及び計測部２１は、ユーザから命令の始点（指接触音）を受信し、動き信号計測部２２は、手の動きによって右への移動を感知する。すると、信号処理部２３は、接触音と手の動きとに基づいて右動作として解析し、解析された右動作に対応する「次の曲」という命令を内部または外部機器に伝達することができる。

ここで、ユーザの無意味な手動作と命令のための手動作とを区別するために、人体振動による指接触音（振動）を利用することができる。人体振動とは、人体に印加された振動が人体の骨または皮膚を通して他の所に伝播することをいう。指接触による人体振動は、指の骨または皮膚を通して手首装着型ユーザ命令入力装置１１０に伝達されて振動信号を感知する。

したがって、指接触といったユーザの意図的な動作によりユーザの意図的な手動作（命令）と無意味な手動作（命令）とを区別することができる。指接触音（振動）は、ユーザの意図的な動作であるため、他の無意味な動作と区別することができ、手で他の物体をたたいたり握ったりするときに発生する音と区別することができる。指接触による手動作の命令の区別は、手動作を行うとき、既存の人の動作パターンを大きく逸脱しないために習得しやすい。また、連続的な手動作の区別にも効率的である。例えば、右へ２回動くという命令のための手動作と、右へ動くという命令の手動作を２回行うこととの区別は容易でない。しかし、指接触を利用すると、容易に区別することができる。

図３は、本発明の一実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置と電子機器との接続方法を説明するための図である。

同図を参照して、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０と電子機器３１０との間に人体振動を利用して情報を伝達してネットワーク接続設定が行われる方法を説明する。

電子機器３１０は、ボタン型の接触計測部３１１と、振動発振部３１２とを備える。

ユーザが使用したい電子機器３１０に備えられたボタン型の接触計測部３１１に触ると、振動発振部３１２は、電子機器３１０の接続設定情報に対応する振動を発生させる。伝達振動３０１は、指を通して手首装着型ユーザ命令入力装置１１０に伝達される。

また、伝達振動３０１は、振動信号増幅及び計測部２１で振動信号が増幅及び計測され、計測された結果が振動信号処理部２３１に伝達される。また、振動信号処理部２３１は、計測された結果を解析して当該接続設定情報として用いる。

無線ＬＡＮまたはブルートゥース（Bluetooth）のような通信インタフェースを介して相互機器間の接続が可能になる。このような接続設定方法は、ＮＦＣ（Near-Field Communication）、ＩｒＤＡのような通信インタフェースによっても同様に実現できるが、上記のように接続設定のための情報を振動によって伝達することにより、簡単なハードウェア構成で直観的かつ容易に接続設定することができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係る手首装着型ユーザ命令入力装置と遠距離にある電子機器との接続方法を説明するための図である。

接続設定のための通信インタフェースは、ＩｒＤＡ、超音波、レーザなどといった指向性を有するビームを用いて実現することができる。ユーザが接続して使用したい電子機器４１０に向かって指でつまむような動作を行うと、手首装着型ユーザ命令入力装置１１０の指向性ビーム送受信部４０２から所定パターンのビームが放出され、選択しようとする電子機器４１０に到達する。このとき、電子機器４１０は、指向性ビーム送受信部４０２からビームを受けて装置接続設定情報が生成される。

生成された情報は、指向性ビーム送受信部４０２に受信され、装置間の接続設定に利用され、図３と同様に、無線ＬＡＮまたはブルートゥースのような通信インタフェースを介して相互機器間の接続が可能になる。このような装置を構成することにより、ユーザは、「選択する」という意味の動作（指でつまむような動作）を行うことで直観的に装置を選択することができる。

上述した本発明の方法は、プログラムとして実現されてコンピュータで読み取り可能な形態で記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスクなど）に格納され得る。この過程は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるため、これ以上の詳細な説明は省略する。

以上で説明した本発明は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、上述した実施形態及び添付した図面により限定されない。

Claims (12)

1. 手首装着型ユーザ命令入力装置において、
   ユーザの人体振動によって伝達される振動音を計測し、前記計測された振動信号を増幅する振動信号増幅及び計測手段と、
   ユーザの手動作による動き信号を計測する動き信号計測手段と、
   前記振動信号増幅及び計測手段から伝達された振動信号と前記動き信号計測手段で計測された動き信号とを分析し、分析結果に対応する命令を行う信号処理手段と、
   を備えることを特徴とする手首装着型ユーザ命令入力装置。
2. 前記振動信号増幅及び計測手段が、
   指接触による振動音をユーザの人体振動によって伝達され、当該振動音を計測し、前記計測された振動音を増幅することを特徴とする請求項１に記載の手首装着型ユーザ命令入力装置。
3. 前記振動信号増幅及び計測手段が、
   外部電子機器の振動発振手段から発振された振動音をユーザの人体振動によって伝達され、当該振動音を計測し、前記計測された振動音を増幅することを特徴とする請求項１に記載の手首装着型ユーザ命令入力装置。
4. 前記信号処理手段が、
   前記振動信号増幅及び計測手段から伝達された振動信号の中から指接触音（接触振動）に該当する振動信号を検出し、前記検出された振動信号を解析する振動信号処理手段と、
   前記振動信号処理手段から伝達された解析結果に基づいてユーザの手動作命令の始点を確認し、前記確認されたユーザの手動作命令の始点から前記動き信号計測手段で計測された動き信号を分析し、分析結果に対応するユーザの手動作命令を認識して手動作命令信号を生成する動き信号処理手段と、
   前記振動信号処理手段から解析結果を受けることにより、動き信号処理手段から伝達されたユーザの手動作命令信号を有線／無線通信インタフェースを用いて外部電子機器に伝達する命令伝達手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の手首装着型ユーザ命令入力装置。
5. 前記信号処理手段が、
   前記振動信号処理手段から伝達された解析結果に基づいて前記外部電子機器との接続設定を行うネットワーク接続設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の手首装着型ユーザ命令入力装置。
6. 前記ネットワーク接続設定手段が、
   指向性を有するビーム送受信器を備え、前記ビーム送受信器を用いて前記外部電子機器に装置接続設定情報に関する所定パターンのビームを放出してネットワーク接続設定を行うことを特徴とする請求項５に記載の手首装着型ユーザ命令入力装置。
7. 手首装着型ユーザ命令入力方法において、
   ユーザの人体振動によって伝達される振動音を計測し、前記計測された振動音の振動信号を増幅する振動信号増幅及び計測ステップと、
   ユーザの手動作による動き信号を計測する動き信号計測ステップと、
   前記振動信号増幅及び計測ステップで増幅された振動信号と前記動き信号計測ステップで計測された動き信号とを分析し、分析結果に対応する命令を行う信号処理ステップと、
   を含むことを特徴とする手首装着型ユーザ命令入力方法。
8. 前記振動信号増幅及び計測ステップが、
   指接触音による振動音をユーザの人体振動を介して受信するステップと、
   当該振動音を計測するステップと、
   前記計測された振動音を増幅するステップと
   をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の手首装着型ユーザ命令入力方法。
9. 前記振動信号増幅及び計測ステップが、
   外部電子機器の振動発振手段から発振された振動音をユーザの人体振動を介して受信するステップと、
   当該振動音を計測するステップと、
   前記計測された振動音を増幅するステップと
   をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の手首装着型ユーザ命令入力方法。
10. 前記信号処理ステップが、
    前記振動信号増幅及び計測ステップで増幅された振動信号の中から指接触音（接触振動）に該当する振動信号を検出し、前記検出された振動信号を解析する振動信号処理ステップと、
    前記振動信号処理ステップで解析された解析結果に基づいてユーザの手動作命令の始点を確認し、前記確認されたユーザの手動作命令の始点から前記動き信号計測ステップで計測された動き信号を分析し、分析結果に対応するユーザの手動作命令を認識して手動作命令信号を生成する動き信号処理ステップと、
    前記振動信号処理ステップでの解析結果を受けることにより、動き信号処理ステップで生成されたユーザの手動作命令信号を有線／無線通信インタフェースを用いて外部電子機器に伝達する命令伝達ステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の手首装着型ユーザ命令入力方法。
11. 前記信号処理ステップが、
    前記振動信号処理ステップで解析された解析結果に基づいて前記外部電子機器との接続設定を行うネットワーク接続設定ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の手首装着型ユーザ命令入力方法。
12. 前記ネットワーク接続設定ステップが、
    指向性を有するビーム送受信器を備え、前記ビーム送受信器を用いて前記外部電子機器に装置接続設定情報に関する所定パターンのビームを放出してネットワーク接続設定を行うことを特徴とする請求項１１に記載の手首装着型ユーザ命令入力方法。

Images